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高イオン強度電解質溶液の基礎研究と次世代型蓄電池への展開

研究課題

研究課題/領域番号 16H04216
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機工業材料
研究機関名古屋大学 (2018)
京都大学 (2016-2017)

研究代表者

福塚 友和  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90332965)

研究分担者 西 直哉  京都大学, 工学研究科, 准教授 (10372567)
研究協力者 鄭 淳基  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
キーワード次世代蓄電池 / 電解液 / 界面 / 溶媒和構造 / 難燃性 / ラマン分光法 / 無機工業化学 / 電池
研究成果の概要

本研究では次世代型蓄電池の電解質として電解質塩を多量に溶解した高イオン強度電解液に関して基礎的な研究を行った。特にリチウムイオン電池の黒鉛負極の反応に注目し、濃厚リチウム塩溶解電解液とリチウム塩に無関係塩を溶解した電解液、イオン液体を用いて種々の特異な反応を見出し、電極/電解液界面の構造との関係を検討した。特にリチウムイオン電池の負極反応に必要不可欠な表面被膜形成に関して、電解液溶媒の違いによる特異性に関して反応中の溶媒和リチウムイオンの構造との関連を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた結果は高イオン強度電解液の基礎的知見となり得るもので今後の次世代型蓄電池の研究開発に有効となると考える。特に濃厚塩電解液は非水系、水系問わず盛んに研究されており、本結果はこれらの電解液研究への指針となる。また、電気自動車の実用化研究が盛んに行われているが、現状ではリチウムイオン電池の高性能化が必要不可欠であり、本研究でターゲットとした黒鉛電極はリチウムイオン電池の負極でり、リチウムイオン電池の高性能化にも役立つ知見である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 15件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Potential-dependent structure of the ionic layer at the electrode interface of an ionic liquid probed using neutron reflectometry2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Nishi, Junya Uchiyashiki, Yoichi Ikeda, Seiji Katakura, Tatsuro Oda, Masahiro Hino, Norifumi L. Yamada
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 123 号: 14 ページ: 9223-9230

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b01151

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 黒鉛負極へ適合可能な炭酸プロピレン系電解液の研究2018

    • 著者名/発表者名
      福塚友和
    • 雑誌名

      炭素

      巻: 2018 号: 283 ページ: 108-117

    • DOI

      10.7209/tanso.2018.108

    • NAID

      130007404781

    • ISSN
      0371-5345, 1884-5495
    • 年月日
      2018-07-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electrochemical Behavior of Graphitized Carbon Nanospheres in a Propylene Carbonate-Based Electrolyte Solution2018

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Shohei、Fukutsuka Tomokazu、Miyazaki Kohei、Abe Yumi、Yoshizawa Noriko、Abe Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 165 号: 10 ページ: A2247-A2254

    • DOI

      10.1149/2.0691810jes

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origin of the Electrochemical Stability of Aqueous Concentrated Electrolyte Solutions2018

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Yuko、Fukutsuka Tomokazu、Miyazaki Kohei、Abe Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 165 号: 14 ページ: A3299-A3303

    • DOI

      10.1149/2.0491814jes

    • NAID

      120006537078

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 負極材2018

    • 著者名/発表者名
      福塚友和, 安部武志
    • 雑誌名

      工業材料

      巻: 66 ページ: 36-41

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Electrochemical surface plasmon resonance as a probe of redox reactions at the ionic liquid|gold interface2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Nishi, Yoichi Ikeda, Tetsuo Sakka
    • 雑誌名

      J. Electroanal. Chem.

      巻: 817 ページ: 210-216

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2018.03.067

    • NAID

      120006886561

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Static Capacitance at the Electrochemical Liquid-liquid Interface Between Ionic Liquids and Eutectic Ga-In Alloy Measured Using the Pendant Drop Method2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Nishi, Yasuro Kojima, Seiji Katakura, Tetsuo Sakka
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 86 号: 2 ページ: 38-41

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.17-00081

    • NAID

      130006434080

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of the intercalation of dimethyl sulfoxide-solvated lithium ion into graphite and decomposition of the ternary graphite intercalation compound using in situ Raman spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Maruyama, Tomokazu Fukutsuka, Kohei Miyazaki, and Takeshi Abe
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 265 ページ: 41-46

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2018.01.035

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lithium-Ion Intercalation by Calcium-Ion Addition in Propylene Carbonate-Trimethyl Phosphate Electrolyte Solution2018

    • 著者名/発表者名
      Saya Takeuchi, Tomokazu Fukutsuka, Kohei Miyazaki, and Takeshi Abe
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 165 号: 2 ページ: A349-A354

    • DOI

      10.1149/2.1281802jes

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interfacial structure at the quaternary ammonium-based ionic liquids|gold electrode interface probed by surface enhanced infrared absorption spectroscopy: anion dependence of the cationic behavior2017

    • 著者名/発表者名
      Naoya Nishi, Kazuya Minami, Kenta Motobayashi, Masatoshi Osawa, Tetsuo Sakka
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 121 号: 3 ページ: 1658-1666

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b10826

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anion dependence of camel-shape capacitance at the interface between mercury and ionic liquids studied using pendant drop method2017

    • 著者名/発表者名
      Naoya Nishi, Shunsuke Yasui, Atsunori Hashimoto, Tetsuo Sakka
    • 雑誌名

      J. Electroanalytical Chem.

      巻: 789 ページ: 108-113

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2017.02.001

    • NAID

      120006886563

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In Situ AFM Observation of Surface Morphology of Highly Oriented Pyrolytic Graphite in Propylene Carbonate-Based Electrolyte Solutions Containing Lithium and Bivalent Cations2017

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Fukutsuka, Ryohei Kokumai, Hee-Youb Song, Saya Takeuchi, Kohei Miyazaki, and Takeshi Abe
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 164 号: 2 ページ: A48-A53

    • DOI

      10.1149/2.0191702jes

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of the Addition of Bivalent Ions on Electrochemical Lithium-Ion Intercalation at Graphite Electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      Saya Takeuchi, Ryohei Kokumai, Shingo Nagata, Tomokazu Fukutsuka, Kohei Miyazaki, and Takeshi Abea
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 163 号: 8 ページ: A1693-A1696

    • DOI

      10.1149/2.1031608jes

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Solid electrolyte interphase formation in propylene carbonatebased electrolyte solutions for lithium-ion batteries based on the Lewis basicity of the co-solvent and counter anion2016

    • 著者名/発表者名
      Hee-Youb Song, Tomokazu Fukutsuka, Kohei Miyazaki, and Takeshi Abe
    • 雑誌名

      Journal of Applied Electrochemistry

      巻: 46 号: 11 ページ: 1099-1107

    • DOI

      10.1007/s10800-016-0996-3

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Behavior of Spinel Lithium Titanate in Ionic Liquid/Water Bilayer Electrolyte2016

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Fukutsuka, Hiroshi Miwa, Kohei Miyazaki, and Takeshi Abe
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 163 号: 13 ページ: A2497-A2500

    • DOI

      10.1149/2.0131613jes

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In situ Raman investigation of electrolyte solutions in the vicinity of graphite negative electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      Hee-Youb Song, Tomokazu Fukutsuka, Kohei Miyazaki, and Takeshi Abe
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 18 号: 39 ページ: 27486-27492

    • DOI

      10.1039/c6cp05489g

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 蓄電池へのラマン分光法の適用2019

    • 著者名/発表者名
      福塚友和, 安部武志
    • 学会等名
      先端分析講演会第五回分析基礎講座
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] その場ラマン分光法による黒鉛合剤電極内電解液の解析(2)2018

    • 著者名/発表者名
      塩田隆人, 宋熹燁, 福塚友和, 宮原雄人, 宮崎晃平, 安部武志
    • 学会等名
      2018年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] その場ラマン分光法による黒鉛合剤電極内電解液の解析(3)2018

    • 著者名/発表者名
      塩田隆人, 宋熹燁, 福塚友和, 宮原雄人, 宮崎晃平, 安部武志
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] その場ラマン分光法による黒鉛合剤電極内濃厚電解液の解析2018

    • 著者名/発表者名
      塩田隆人, 宮原雄人, 宮崎晃平, 福塚友和, 安部武志
    • 学会等名
      2018年度第3回関西電気化学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電気二重層の基礎と電池の界面2018

    • 著者名/発表者名
      福塚友和
    • 学会等名
      第48回電気化学講習会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 先進リチウムイオン電池のための炭酸プロピレン系電解液の基礎研究2018

    • 著者名/発表者名
      福塚友和, 宮原雄人, 宮崎晃平, 安部武志
    • 学会等名
      平成30年度次世代分散型エネルギー研究センター講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] その場ラマン分光法による黒鉛合剤電極内電解液の解析2018

    • 著者名/発表者名
      塩田隆人, 宋熹燁, 福塚友和, 宮原雄人, 宮崎晃平, 安部武志
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ”その場”ラマン分光法による黒鉛合剤電極中の電解液の解析2017

    • 著者名/発表者名
      塩田隆人, 宋 熹燁, 福塚友和, 宮原雄人, 宮崎晃平, 安部武志
    • 学会等名
      第55回炭素材料学会夏季セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多価カチオン含有有機電解液中におけるリチウムイオン電池黒鉛負極のin-situ AFM観察2016

    • 著者名/発表者名
      國米亮平, 宋熹燁, 福塚友和, 宮崎晃平, 安部武志
    • 学会等名
      第43回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] In-Situ AFM Observation of Highly Oriented Pyrolytic Graphite in PC-Based Electrolyte Solution Containing Magnesium Ion2016

    • 著者名/発表者名
      R. Kokumai, H. Y. Song, T. Fukutsuka, K. Miyazaki, T. Abe
    • 学会等名
      PRiME2016
    • 発表場所
      Hawaii
    • 年月日
      2016-10-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical Properties of Graphite Electrode in Propylene Carbonate-Based Electrolyte Solution Containing Mg Salt2016

    • 著者名/発表者名
      T. Abe, S. Takeuchi, H. Song, R. Kokumai, K. Miyazaki, T. Fukutsuka
    • 学会等名
      PRiME2016
    • 発表場所
      Hawaii
    • 年月日
      2016-10-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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